Ingineria fascinantă a hidrocentralei Lotru din România, cea mai complexă construcţie de felul său

Când vine vorba de hidrocentrale, cu toţii ştim că ele sunt una din sursele non-poluante de producere a electricităţii, fără emisii CO2, şi e una din puţinele asemenea surse consecvente, fără intermitenţe. Construcţia de bază a unei hidrocentrale poate fi relativ simplă, pe cursul unui râu, folosindu-se direct o parte din debitul de apă pentru propulsarea unor turbine, sau poate presupune baraje pentru lacuri de acumulare şi apoi conducte subterane aproape verticale, unde gravitaţia să ajute la un randament şi mai mare de producţie. Dar hidrocentrala Lotru din România e şi mai complexă de atât, acumulând apa de la zeci de kilometri în jurul său printr-o reţea de galerii şi folosind apa într-un mod inteligent prin pompări şi acumulări, pentru ca în final randamentul să fie unul excepţional. Vrem să intrăm azi mai profund în ingineria ei, pentru a o înţelege şi mai bine.

Ideea construcţiei unui asemenea sistem îi aparţine profesorului Dorin Pavel şi vine încă din anul 1933, în urma studiului potenţialului râului Lotru şi al împrejurimilor. El a descris schema optimă de amplasare şi componentele inteligente ale acestei reţele, deşi construcţia a început abia în 1966 şi a durat până în 1972 în prima etapă, cu ultimele componente finalizate în 1982. Iar în 2009 a avut loc o retehnologizare majoră a centralei.

Foto: Dorin Pavel, considerator inventatorul hidroelectricii româneşti

Aşadar, partea cea mai curioasă a hidrocentralei Lotru e că ea funcţionează intermitent, fiind concepută din start ca o centrală pentru orele de vârf sau pentru situaţiile de avarie din sistemul electric naţional. În multe ţări ale lumii, de exemplu, şi azi se folosesc centrale pe cărbune pentru acest scop, pentru că sunt mai uşor de pornit, iar în ultimii ani Tesla a inaugurat în Canada şi Alaska centrale cu zeci de baterii imense pentru a stoca energia în orele de consum mic şi a o elibera în orele de consum mare. Centrala de Lotru, însă, nu funcţionează direct ca o baterie, ci poate stagna atunci când consumul e mic în reţea, pornind în orele de consum maxim, iar apa pur şi simplu se adună în continuare în lacurile de acumulare, fiind folosită în orele de funcţiune. Păi, nu curg râurile în permanenţă, oare? Nu există un debit permanent de apă care trebuie pus în valoare? — ar fi întrebările logice. Simplu spus — există, dar capacitatea hidrocentralei e mai mare decât acele debite constante, ceea ce permite acumularea lor şi funcţionarea în regim de intermitenţă.

Foto: Centrală cu baterii imense Tesla din Alaska, pentru a asigura orele de maximă solicitare din reţea

Astfel, apa râului Lotru e acumulată în lacul format de barajul Vidra, situat la 1.300 metri altitudine, fiind şi barajul la cea mai mare altitudine din România. Barajul are înălţimea de 121 metri, şi o lungime a coronamentului de 350 metri. Nucleul acestuia e format din argilă, care-i şi asigură impermeabilitatea. Toate materialele folosite la construcţie, apropo, au provenit din România.

Foto: Lacul de acumulare Vidra

Râul Lotru izvorăşte de la circa 2.200 metri altitudine din munţi, şi are un curs de doar 76 km, până se revarsă în Olt. La acea altitudine a centralei, debitul e încă relativ mic, de doar 4,3-4,5 metri cubi pe secundă, în timp ce centrala Lotru e capabilă să proceseze un debit instalat de 80 metri cubi pe secundă. Construind o centrală simplă atât de puternică şi folosind doar debitul acestui râu la această altitudine, ea ar fi funcţionat la capacitate maximă doar 1 oră din 17 sau câteva ore la capacitate incompletă. Tocmai de asta, inginerii au recurs la sporirea debitului de apă spre lacul de acumulare Vidra prin captarea acesteia din jur.

S-au construit 83 de captări secundare, unite într-o reţea, fiecare captare fiind, de fapt, un baraj mic de beton pe un pârâiaş, care preia apa, cu scopul de a o direcţiona spre baraj. Cea mai depărtată captare e situată la peste 60 km de staţie, iar reţeaua de galerii ale acestui sistem de captări secundare măsoară 150 km. Problema e că unele din aceste captări se află mai sus decât lacul Vidra, iar altele mai jos, variaţia de altitudine fiind între 1.200-1.400 metri, prin urmare nu era posibil ca toate captările să-şi trimită apa către lacul de acumulare doar gravitaţional. Astfel, s-a recurs la formarea a 3 lacuri intermediare cu staţii de pompare — Jidoaia, Petrimanu şi Lotru Aval. Deci, apa din aceste acumulări este mai apoi pompată în amonte, unde ajunge în lacul Vidra, alăturând-se debitului râului Lotru, pentru un debit total de 18,7 metri cubi pe secundă deja. E o caracteristică excepţională a acestei staţii hidroelectrice, iar la momentul inaugurării sale era prima de acest fel din Europa.

Foto: Schema unei părţi a reţelei de captare

Acum o întrebare firească ar fi dacă nu se consumă mai multă energie pentru pomparea apei din cele 3 staţii în sus, faţă de cât se generează ulterior în hidrocentrală. Şi e o întrebare excelentă, cu un răspuns la fel de bun. Datorită diferenţei mai mare de nivel din centrala principală Lotru şi a construcţiei de acolo cu folosirea gravitaţiei, de fapt se produce ulterior de 3 ori mai multă energie decât se consumă pentru pompare, din acel volum de apă.

Foto: Barajul şi staţia de pompare de la Petrimanu

Aşadar, revenind la debitul total format din cele 3 staţii de pompare şi cel natural al râului Lotru, există un debit mult mai mare, care e folosit de hidrocentrala Lotru-Ciunget. Centrala are o cădere de apă de 809 metri, cu galerii de aducţiune cu diametru de 5 metri şi lungime de 13,7 km până la castelul de echilibru, unde urmează şi galeria forţată, unde apa ajunge accelerată de gravitaţie spre 3 turbine Pelton, cu o putere de 170 MW fiecare, care se rotesc la 375 rpm. Prin urmare, puterea totală a hidrocentralei Lotru-Ciunget e de 510 MW. Pentru comparaţie, un reactor de la Cernavodă are o putere totală de 705 MW şi o putere netă de 650 MW.

Foto: Partea de sus a unei turbine de la centrala Lotru-Ciunget

Aşadar, cu o asemenea putere imensă, hidrocentrala Lotru-Ciunget poate asigura un surplus important de energie în sistemul electric naţional la orele potrivite sau în caz de avarii. Centrala e concepută astfel încât pornirea sa durează doar 4-5 minute, asta fiind o altă caracteristică excepţională.

Şi, paradoxurile nu se opresc aici. După ce apa e folosită la Lotru-Ciunget, ea îşi continue drumul printr-o galerie de fugă de 6,5 km către lacul de acumulare Mălaia, unde mai există un baraj şi o altă mică centrală de 18 MW, cu două turbine Kaplan şi o diferenţă de nivel de 22 metri. Iar ulterior, aceeaşi apă e acumulată mai departe în lacul Brădişor, unde mai există o hidrocentrală subterană cu două turbine Francis şi o putere de 115 MW. Abia apoi apa e evacuată printr-o galerie de fugă de peste 13 km şi ajunge în râul Olt.

Foto: Schema întregii zone de reţele de captări, lacuri de acumulări şi hidrocentrale Lotru

Deci, aceeaşi apă ajunge a fi folosită şi refolosită, sporind şi mai mult eficienţa întregului sistem de la Lotru. Până la retehnologizarea din 2009, doar centrala Lotru-Ciunget a produs în total peste 26 milioane de MWh de electricitate. Anual, ea produce circa 1,25 TWh de electricitate, deci 1,25 milioane de MWh. Iar genialitatea şi unicitatea ingineriei sale vine tocmai din debitul crescut asigurat prin reţeaua de captare şi pompare, dar şi capacitatea sa se a produce intermident energie, cu o pornire mai scurtă decât în 5 minute!